Aunque las mejoras se han sucedido con rapidez en el mundo de las células solares de perovskita, se trata de una tecnología muy joven que tiene muchas posibilidades de aumentar la eficiencia y garantizar la estabilidad del rendimiento a largo plazo, así como de perfeccionar y desarrollar nuevos materiales y abrir vías para nuevos dispositivos y aplicaciones.
La última prueba de estas posibilidades procede de una colaboración entre científicos de China y Suecia, que han descubierto que añadir una pequeña cantidad de capsaicina a la mezcla precursora del triyoduro de plomo y metilamonio (MAPbI3) -hasta ahora la perovskita más investigada para aplicaciones de células solares- puede dar lugar a grandes mejoras tanto en la eficiencia como en la estabilidad a largo plazo de la célula solar.
Una mezcla picante
La capsaicina es el compuesto natural que produce el picante en los pimientos y plantas afines, y también es un ingrediente de ciertos analgésicos, así como de sprays de pimienta y repelentes de animales. Añadido a la mezcla de perovskita, se demostró que transforma completamente la superficie del material, pasivando los defectos y aumentando la densidad de electrones, lo que permite un mejor transporte de cargas. “Teniendo en cuenta las propiedades eléctricas, químicas, ópticas y de estabilidad de la capsaicina, descubrimos de forma preliminar que sería un candidato prometedor”, dijo el científico de la Universidad de China Oriental Qinye Bao, explicando cómo llegaron a trabajar con la capsaicina en primer lugar.
Para comprobar este potencial, el grupo añadió un 0,1 por ciento en peso (0,1 gramos de capsaicina por 100 gramos de MAPbI3) al precursor, y lo utilizó para fabricar células solares. A continuación, se probaron las células y se observaron mediante una serie de técnicas espectroscópicas. Estas técnicas se describen en su totalidad en el artículo “Direct Observation on p- to n-Type Transformation of Perovskite Surface Region during Defect Passivation Driving High Photovoltaic Efficiency”, publicado en Joule.
Gran rendimiento
Las pruebas mostraron que los dispositivos que contenían capsaicina alcanzaron una eficiencia del 21,88%, frente al 19,1% de las muestras de control producidas sin el aditivo. Las células con capsaicina mostraron una corriente de fuga significativamente menor, lo que sugiere que el aditivo comprimió con éxito los mecanismos de recombinación que limitan el rendimiento del material. Las células con capsaicina también conservaron el 90% de su eficacia inicial tras 800 horas almacenadas en condiciones ambientales.
El grupo planea ahora centrarse en mejorar este valor de estabilidad, así como investigar el uso de la capsaicina en otros materiales de perovskita, en particular los que no contienen plomo ni ningún material tóxico. “Nos centraremos además en la relación entre las estructuras químicas de los aditivos de los biomateriales naturales del bosque, su interacción con los materiales fotoactivos y el correspondiente rendimiento fotovoltaico”, dice Bao. “Esperamos generar nuevos conocimientos de gran valor para seguir aumentando la eficiencia de conversión de energía y la estabilidad de las células solares de perovskita”.
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